La spectroscopie Raman est largement utilisée en sciences analytiques pour identifier des molécules via leur empreinte structurelle. Dans le contexte biologique, la réponse Raman fournit un contraste spécifique sans marqueur précieux qui permet de distinguer différents contenus cellulaires et tissulaires. Malheureusement, la diffusion Raman spontanée est très faible, plus de dix ordres de grandeur plus faibles que la fluorescence. Sans surprise, La microscopie à fluorescence est souvent le choix préféré pour des applications telles que l'imagerie de cellules vivantes. Heureusement, Raman peut être considérablement amélioré sur les surfaces métalliques ou dans les nanogaps métalliques et cette diffusion Raman améliorée en surface (SERS) peut même surmonter la réponse de fluorescence. Les sondes nanométriques SERS sont ainsi des candidats prometteurs pour des applications de détection biologique, en préservant la spécificité moléculaire intrinsèque. Toujours, l'efficacité des sondes SERS dépend de manière critique de la taille des particules, stabilité et luminosité, et, jusque là, L'imagerie basée sur la sonde SERS est rarement appliquée.

Maintenant, les chercheurs de l'ICFO Matz Liebel et Nicolas Pazos-Perez, travaillant dans les groupes des professeurs de l'ICREA Niek van Hulst (ICFO) et Ramon Alvarez-Puebla (Univ. Rovira i Virgili) ont présenté la « microscopie holographique Raman ». D'abord, ils ont synthétisé des superamas plasmoniques à partir de petits blocs de construction de nanoparticules, pour générer des champs électriques très puissants dans une taille de cluster restreinte. Ces nanosondes SERS extrêmement lumineuses nécessitent une très faible exposition à la lumière d'éclairage dans le proche infrarouge, réduisant ainsi au minimum les photo-dommages potentiels des cellules vivantes, et permettent l'imagerie Raman à grand champ. Seconde, ils ont profité des brillantes sondes SERS pour réaliser une imagerie holographique 3D, en utilisant le schéma de microscopie holographique incohérent développé par Liebel et son équipe dans une étude en Avancées scientifiques . Remarquablement, la diffusion Raman incohérente est faite pour « s'auto-interférer » pour réaliser l'holographie Raman pour la première fois.

Liebel et Pazos-Perez ont démontré la spectroscopie Raman à transformée de Fourier des images Raman à grand champ et ont pu localiser des particules SERS uniques dans des volumes 3D à partir d'une seule prise de vue. Les auteurs ont ensuite utilisé ces capacités pour identifier et suivre des nanoparticules SERS uniques à l'intérieur de cellules vivantes en trois dimensions.

Les résultats, Publié dans Nature Nanotechnologie représentent une étape importante vers une cartographie de concentration tridimensionnelle multiplexée à un seul coup dans de nombreux scénarios différents, y compris l'interrogation de cellules vivantes et de tissus et éventuellement des applications anti-contrefaçon.